Energia solara ca energie verde si regenerabila

Panouri cu celule fotovoltaice 3
Energia solara ca energie verde si regenerabila
5 (100%) 5 votes


   Energia solara: alternativa energetica viabila la sursele de energie conventionale

    Energia solara este una din sursele de baza ale dezvoltarii acestui mileniu, incadrandu-se in conceptul de energie regenerabila si ecologica, fiind oferita Pamantului de catre Soare in cantitati uriase, comparativ cu potentialul energetic ce ar putea fi folosit, economisind astfel resursele conventionale (petrol, gaze naturale, carbuni, etc), in plus fiind chiar prietenoase cu mediul inconjurator, fiind nepoluante.

    Energia solara este consecventa si continua, ea actionand tot timpul anului si se distinge prin capacitatea sa de a fi rapis utilizata de o mare parte a populatiei rurale sau chiar urbane.



    Utilizarea energiei solare presupune o investitie recuperabila, avand preturi de cost relativ scazute comparativ cu eficienta aportului energetic si – chiar mai mult – daca ne gandim la faptul ca energia solara este complet gratuita , adica in afara de investitia initiala nu vor aparea costuri ulterioare de intretinere, sistemele avnd in componenta panouri solare ale caror randamente sunt in mod obisnuit garantate 10 ani pentru mai mult de 85%.

Potentialul energetic si radiatia solara primita pe teritoriul Romaniei comparativ cu celelalte tari din Uniunea Europeana:

Sursa oficiala a hartilor energiei si radiatiei solare: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/countries/europe.htm

    Dupa o simpla consultare a hartilor de mai sus, constatam ca avand o medie anuala cuprinsa intre 1300 – 1700 KWh/ m2 Romania se situeaza intr-o zona cu un potential energetic ridicat. Si totusi nu profitam decat foarte putin de acest avantaj oferit de Dumnezeu noua. Paradoxal, tari precum Germania sau Danemarca au un procentaj ridicat la utilizarea energiei solare, cu toate ca cerul ce le acopera este putin insorit, chiar innorat de multe ori.

    Sistemele pentru folosirea energiei solare sunt usor de montat si intretinut, au o fiabilitatea ridicata, cu atat mai mult cu cat acum eficienta lor s-a dublat fata de cea masurata in urma cu cinci ani.

    Are un domeniu larg de utilizari, incepand cu producerea curentului electric, pana la incalzirea locuintei, producerea de apa calda curenta, alimentarea pompelor cu apa potabila, in agricultura pentru pompele de irigat sau uscarea produselor agricole, pentru automatizari diverse si in prepararea hranei, asigurandu-va astfel o independenta energetica ce va permite utilizarea acestei energii gratuite!

    In vremuri de criza, fiecare dintre noi ne gandim cum sa ne achizitionam lucruri pe care e mai avantajos sa le luam tocmai acum, pentru pretul lor mic datorat acestei conjuncturi economice. Printre cele mai importante achizitii personale in aceasta perioada sunt cele care vizeaza in mod direct confortul si bunastarea familiei si caminului nostru.

    Energia solara reprezinta o investitie sigura deoarece se bazeaza pe o sursa inepuizabila – Soarele – care a fost dintotdeauna cea mai impresionanta si cea mai sigura sursa pentru planeta noastra (incalzire, iluminat). S-a determinat de catre specialisti faptul ca primim de la Soare – in aproximativ o ora – consumul energetic pe an de zile al intregii planete, deci radiatia solara care ajunge la suprafata Pamntului este cateva mii de ori mai mare decat necesitatile energetice mondiale.

    Pe teritoriul Romaniei, pe o suprafata orizontala de 1m2, putem capta anual – in medie – o cantitate de energie cuprinsa intre 900 si 1500 kWh, dependenta de anotimp si de forma de relief corespunzatoare zonei respective, dar si de momentul zilei (de exemplu: pentru unghiurile solare ce se apropie de orizont intensitatea radiatie scade, avand mai multa atmosfera prin care trebuie sa patrunda; intensitatea va creste atunci cand razele soarelui cad perpendicular pe suprafata terestra).

    Pentru latitudinile geografice specifice Romaniei, repartizarea orelor de stralucire a soarelui pe parcursul unui an calendaristic se poate face in functie de anotimp astfel:

Anotimpul : Iarna Primavara Vara Toamna Total / An
Ore insorite : 270 435 816 206 1727

Radiatia medie zilnica poate fi si de 5 ori mai intensa vara decat toamna, dar si pe timp de iarna, in decursul unei zile senine, se pot capta 3.5-5 kWh zilnic pe un metru patrat, radiatia solara captata fiind independenta de temperatura mediului ambiant, aceasta depinzand doar de intensitatea luminoasa.


AVANTAJE:

    Utilizarea energiei solare in Romania are perspective deosebite, avand deja o amploare ce creste de la o zi la alta.

– Fiind o sursa de energie primara, are nenumarate aplicatii (producere energie electrica si termala, irigatii, etc)

– Reduce poluarea mediului

– Contribuie la economisirea resurselor energetice conventionale

– Permite reducerea cheltuielilor legate de obtinerea energiei

– Asigura partial sau total independenta energetica a utilizatorului

– Instalatiile de producere a energiei termice si electrice au putine componente mobile si – comparativ cu alte tehnologii – functioneaza la temperaturi joase, fapt ce le asigura o durata de exploatare de 20-30 ani, fara interventii de depanare si fara sa necesite intretinere

– Panourile fotovoltaice au temperaturi de functionare de la cele de inghet pana la cele caniculare, sunt rezistente la vant si grindina.

Modul de functionare a instalatiilor fotovoltaice

    Schema functionarii instalatiei fotovoltaice se poate observa in figura de mai jos (varianta simplificata a functionarii sistemului):



    Radiatia solara captata de celulele fotovoltaice este transformata in curent electric continuu (care circula in acelasi sens) si cu ajutorul unui regulator (controller) de incarcare a acumulatorilor

    Datorita actiunii radiatiei solare se elibereaza de purtatori pozitivi si negativi de sarcina intr-un corp solid (principiul efectului fotoelectric). Curentul electric continuu astfel obtinut initial poate fi folosit precum o baterie din comert, intrucat are tensiuni relativ mici (12V … 48 V – in functie de cuplarea panourilor serie si paralel – la cuplarea in serie se mareste tensiunea, iar pentru obtinerea unui amperaj mare panourile se monteaza in paralel).

    Energia astfel obtinuta (12…48 V curent continuu) este inmagazinata in acumulatori de mare capacitate, acumulatori ce rezista la un numar mare de cicluri incarcare – descarcare si care pot stoca energie pentru a acoperi – spre exemplu – 2-3 zile innorate sau ploioase.

   De aici se pot alimenta oricare consumatori electrici ce functioneaza la aceste tensiuni in curent continuu (radio, CD player, tv sport, becuri economice, multe altele

    Separat de acest circuit avem un altul care – prin intermediul unui invertor de tensiune sinusoidal – va transforma curentul continuu de mica tensiune (12 / 24 / 48 V) in curent alternativ 220 V / 50Hz , tensiunea la care functioneaza cele mai multe dintre echipamentele electronice, casnice si electrocasnice prezente intr-o locuinta.

 
 

    Despre panourile solare fotovoltaice

    Panourile solare cu celule fotovoltaice transforma energia solara in energie electrica. Principalele materiale folosite pentru fabricarea fotocelulelor sunt: siliciul, galiu, arseniul, germaniul si au randamente cuprinse intre 17 si 28 %.

    Din punct de vedere constructiv, panourile solare sunt alcatuite din celule multiple si pot fi module extrem de flexibile si subtiri (o mare mobilitate pentru a putea fi expuse oriunde exista radiatie solara), pana la module compacte ce pot deveni parte integranta a acoperisului locuintei sau montate la suprafata solului, sau chiar in exteriorul balconului (exista o diversitate de locuri si pozitionari pentru captarea optima a energiei solare).

    Acesta este cel mai putin poluant mod de obtinere a curentului electric, instalatia neproducand zgomot,vibratii sau emisii nocive si care necesita pentru functionare doar razele solare si nimic mai mult. Mai mult decat atat, celulele fotovoltaice se obtin din nisip cuartos (siliciu) si din materiale reciclate sau deseuri.

    Devenind proprietarul unei instalatii fotovoltaice deveniti participant la protejarea ecosistemului, pastrand mai curata lumea in care traim. In acelasi timp puteti deveni independent din punct de vedere energetic fata de reteaua publica de alimenatre cu energie electrica, exploatand instalatia solara GRATUIT (chiar si toamna si iarna), putand avea certitudinea ca veti obtine independenta energetica pentru anumiti consumatori! Ulterior, puteti lua in considerare alimentarea mai multor consumatori pentru a obtine o independenta totala.

    Instalatiile solare:

    » pot furniza curent electric pentru iluminat, pompe de alimentare cu apa, pompe de racire, relee radio si multe altele;

    » se pot monta imediat si fara probleme;

    » se pot utiliza acolo unde nu exista posibilitatea racordarii la reteaua publica de energie (in special atunci cand nu exista cablarea in zona);

    » isi amortizeaza investitia in timp in functie de consumatorii folositi (investitia consta in principal in panorile solare – pana la 85 % din pretul instalatiei totale).

     Aplicatii ale celulelor solare fotovoltaice

    Celulele solare fotovoltaice pot furniza curent atat pentru consumatori care folosesc curent electric continuu de joasa tensiune (12…48 V), cat si pentru cei care utilizeaza tensiunea de la reteaua publica (220 V / 50 Hz).

    In principal energia obtinuta de la aceste panouri este folosita la consumatorii din locuinta proprie (boilere, iluminat, TV, diverse scule electrice utilizate intr-un atelier, orice altceva necesita curent electric pentru functionare).


Pompe pentru irigat culturi agricole sau pentru scoaterea apei pentru adapatul animalelor

    In afara de multiplele utilizari casnice, celulele solare se folosesc si in alte imprejurari de exemplu integrate in sistemele pe care le deservesc. Din aceasta categorie avem sistemele pentru iluminat (public sau privat – pe strada, in curte, etc), pompe de alimentare cu apa (pentru irigatii in agricultura pe camp, acolo unde nu exista alte surse de energie).

    Moduri de economisire a energiei folosita la iluminat: instalatii pentru iluminat public, lanterne ce utilizeaza celule solare, becuri economice cu un consum minim si durata de viata foarte ridicata si datorita tensiunii mici utilizate.

    Alte aplicatii ale efectului fotoelectric regasim in alimentarea unei noi generatii de automobile, in satelitii spatiali, roboti industriali, pentru alimentarea releelor radio – in telecomunicatii – aflate in zone greu accesibile, multe altele.

 

Principii de proiectare si dimensionare

    Premisa unei exploatari eficiente este o dimensionare corecta a instalatiei solare, o supra- sau subdimensionare avand o influenta negativa asupra rezultatelor scontate.

    In etapa de proiectare – dimensionare trebuie sa tinem cont de urmatoarele aspecte:

    » Estimarea consumului lunar – partial sau total – a consumatorilor: aparate casnice, electrice, electronice si a instalatiilor de iluminat (de exemplu un apartament cu doua camere inregistreaza in medie un consum lunar de 125 kW) – necesar pentru determinarea numarului si tipului de panouri solare fotovoltaice;

    » Calculul puterii instantanee maxime (puterea exprimata in kW a tuturor consumatorilor ce pot fi folositi in acelasi timp la un moment dat) – necesar pentru determinarea puterii si tipului de invertor sinusoidal de tensiune;

    » Determinarea suprafetei utile de captare si a numarului necesar de panouri, tinand cont de:

          » caracteristicile zonei geografice de amplasare (radiatia globala solara medie anuala, conditiile meteo);

          » conditiile de pozitionare a panourilor (abaterea de la directia sudica, unghiul de inclinare fata de orizontala, gradul de umbrire);

          » consumul de energie, necesarul pentru acoperirea consumului partial sau total a aparatelor existente;

    » Intocmirea necesarului de materiale in functie de locatie si amplasament.

    Valori orientative ale puterii diversilor consumatori existenti intr-o locuinta (valorile exacte le gasiti, de regula, inscriptionate pe fiecare produs) :

Consumatori electronici:
Consumatori electrocasnici:
– TV cu tub CRT cu diagonala 51…72 cm: 95…150W
– TV LCD cu diagonala 66…82 cm: 120…170W
– Antena parabolica : 20…35W
– Video Player : 30…45 W
– Joc video : 15…25 W
– DVD Player: 50 W
– Home Cinema : 350W
– Combina audio: Radio cu CD PlAYER: 15…35W
– Computer + Monitor CRT: 235…350 W
– Computer + Monitor LCD: 200…275 W
– Laptop: 75…100 W
– Imprimanta cu jet de cerneala: 25…35 W
– Imprimanta cu laser : 800…900 W
– Incarcator telefon: 15W
– Frigider vechi (peste 10-12 ani vechime): 500W * 10 ORE/ZI
– Frigider nou, economic (clasa A, A+) : 200 W *5 ORE/ZI
– Masina de spalat rufe: 200…1000 W
– Masina de spalat vase: 700…1500W
– Robot de bucatarie: 300 W
– Mixer: 300W
– Filtru cafea: 1000W
– Cuptor cu microunde: 1500 W
– Fier de calcat: 1000W
– Ventilator: 50 W
– Aspirator: 100…700 W
– Aer conditionat 1000 W
– Bec filament incadescent : 60W…175 W
– Bec veioza: 10…35 W
– Bec economic: 10…40 W

Puterea consumata lunar se obtine astfel:

– inmultim puterea fiecarui aparat existent in locuinta cu nr de aparate (daca sunt mai multe de acelasi tip) si cu numarul de ore de functionare zilnic (sau cate ore si zile pe luna functioneaza);

– se insumeaza consumul zilnic realizat timp de o luna (aproximativ 30 zile calendaristice – in cazul cconsumatorilor folositi zilnic) astfel obtinand puterea totala.

   Exemplu de calcul de dimensionare

    Calculul s-a efectuat pentru o casa familiala din zona Bucuresti, sistemul de panouri solare avand rolul de a furniza energie electrica pentru consumatorii existenti in imobil.

Premise de calcul:

Zona geografica:
Consumatorii existenti in casa:
Numarul de persoane:
Consum mediu lunar estimat:
Montaj:
Bucuresti – Radiatia solara globala anuala:

Rg = 1340 kWh/m2.

   – TV obisnuit * 2
   – TV LCD
   – Combina muzicala
   – Frigider
   – PC
   – Cafetiera
   – Fier calcat
   – Masina de spalat
   – Becuri 125 W *5
   – Becuri 150 W *2
   – Boiler
   – Aparat aer conditionat.
4
200 kW – Panourile solare montate pe acoperis;

– Unghi de inclinatie fata de orizontala al acoperisului: 35 grade;

– Directia acoperisului: sudica.

    Pe baza acestor date de intrare s-a ales urmatoarea configuratie a sistemului, optimizata pentru zona, necesar consum, suprafata disponibila si amplasament panouri:
» 4 panouri solare fotovoltaice, avand suprafata totala de captare de 8 m2;
» 4 acumulatori cu ciclu adanc de incarcare de 350 A;
» invertor de tensiune sinusoidal de 500 W;
» controller de incarcare de 50A.

    Calculul de dimensionare si de verificare a solutiei alese a fost efectuat prin simularea functionarii instalatiei pe durata unui an calendaristic au rezultat urmatoarele cifre:

» Randamentul global al instalatiei: 58%;

» Rata de acoperire solara a producerii de curent electric: 66% (deci, pe durata unui an calendaristic, 66% din energia necesara functionarii consumatorilor este acoperita de panourile solare);

Panouri fotovoltaice

Tipuri de panouri:
    – monocristaline – cu cristal de Siliciu;
    – policristaline – cu cristal de Siliciu;>
    – policristaline – cu cristale de Germaniu.

Puteri obtinute:
    – in functie de tipul, structura si suprafata panoului se pot obtine puteri incepand cu 12 W pana la aproximativ 125 W pentru un singur panou;


panouri solare

panouri solare

For a Green Environement !
Pentru confortul familiei Dumneavoastra si pentru o lume mai curata!

Acumulatori utilizati in sistemele fotovoltaice

Acumulatori „deep-cycle” (ciclu „adanc” de incarcare-descarcare):

    – in functie de cantitatea de energie ce se doreste a fi stocata – si pentru cat timp (ex 2-3 zile), au capacitati de pana la 3000 Ah


baterie acumulare energie solara

baterii acumulatoare panouri solare

Controllere (regulatoare) pentru incarcare

Caracteristici:
    – Pot avea valori cuprinse intre 3 Amperi si 180 Amperi;
    – Valoarea lor ca si pret de cost este direct proportionala cu capacitatea sistemului pe care-l deservesc.


controller energie solara

controllere panouri solare

Invertoare utilizate in sistemele fotovoltaice

Invertoarele sinusoidale de tensiune :
    – transforma curentul electric continuu de mica tensiune (6V…12V…24V – obtinut de la panori si stocat in acumulatori) in curent electric alternativ 220 V, necesar pentru alimentarea majoritatii consumatorilor casnici;
    – au ca principal parametru puterea: in functie de cantitatea de energie ce se doreste a fi utilizata, au puteri de la 70 W pana la 6300 W.


Solar Power Inverter

Invertoare energie solare

Pompe cu alimentare fotovoltaica

Pompele de apa:
    – Sunt extrem de utile acolo unde nu exista posibilitatea alimentarii cu energie electrica;
    – Sunt usor de transportat si de utilizat (de exemplu la camp – pentru irigarea culturilor, sau pentru adaparea animalelor)

    – Au capacitati si debite diferite, de la foarte mici pana la dintre cele mai mari, putand aduce apa la suprafata chiar de la zeci de metri adancime

Componente utilizate pentru iluminat

Componente:
    – Becuri economice : 5..25 W;
    – Becuri cu LED-uri de diverse culori si puteri;
    – Sisteme cu Lampi pentru iluminat public / drumuri / gradini.

    – Lanterne fotovoltaice cu becuri cu LED-uri.

Incarcatoare fotovoltaice

Folosite :
    – la telefoane mobile, laptopuri, mp3-playere, sisteme GPS – de obicei furnizeaza tensiuni mici continue;
    – in calatorii, acolo unde nu exista posibilitatea utilizarii unei prize electrice de 220V / 50 Hz.


Incarcator solar

Incarcatoare solare

Sisteme fotovoltaice

Sisteme optimizate pentru diverse aplicatii:

– Case de vacanta;

– Alimentarea unde nu exista conectare la reteaua publica;

– Alimentarea in mod complementar cu reteaua publica de electricitate.

Cum se poate face o estimare energetica?

– Evaluare initiala – ce date sunt necesare in estimarea realizarii unui sistem fotovoltaic pe baza potentialului solar al zonei si pe baza consumatorilor.

– Regiunea in care doriti sa amplasati instalatia fotovoltaica: corelati cu harta de mai sus in functie de regiune si judet.

– Despre amplasarea panorilor fotovoltaice: unde vor fi panourile fotovoltaice amplasate? Pe acoperisul casei, pe acoperisul blocului, pe balcon, pe terasa, la nivelul solului – in curte sau gradina etc.

– Estimati puterea ce doriti a o acoperi vizitand sectiunea de mai sus „Elemente de calcul energetic”. Puterea consumatorilor electrocasnici timp de o luna: ex. sub 100 kWh, 100 – 200 kWh, 200- 300 kWh, 300 – 400 kWh, peste 400 kWh.

– Alte detalii de care trebuie sa se tina seama la proiectarea unei instalatii solare fotovoltaice (de exemplu cati metri patrati de acoperis sunt orientati spre partea de sud, sau daca aveti posibilitatea unei amplasari atat pe acoperis cat si in gradina, altele).


Surse imagini produse: amazon.com.

Alte articole interesante:

Lasă un răspuns